针对高压隔膜压缩机在运行过程中液压侧膜片破裂的问题,通过对膜片在理想条件及液压侧缺油条件下的应力情况进行数值模拟分析,揭示了膜片破裂的根本原因。在理想条件下,膜片中心的应力主要由孔径与膜片厚度相似导致增加有限,然而,在缺油情况下,膜片承受的冲击载荷显著增大,油侧冲击载荷可达8000 MPa,远超材料强度极限,实际损坏案例与模拟结果一致,均显示裂纹从膜片中心向外扩展。建议在实际运行过程中严格监测液压侧油压状态,避免液压油不足,以保障隔膜压缩机的安全可靠运行。

矿用大坡度掘进机在掘进过程中,掘进头位置的准确性对巷道质量至关重要。液压缸反馈机构间隙的大小不当,无论是过大还是过小,都可能影响掘进头的定位精度,进而影响巷道质量。为了在复杂地质条件下确保掘进机的稳定运行并提升工作效率,研究一种矿用大坡度掘进机液压缸反馈机构间隙调节方法。采用位移传感器结合电容变化原理实时监测间隙变化,并应用3σ准则法来有效识别并剔除异常数据,确保数据的纯净与完整。在此基础上,构建基于PID控制器的间隙调节模型,该模型能够接收经过筛选的间隙数据,将实际间隙值与预设的参考间隙值进行对比,计算误差信号,PID控制器根据这一误差信号,综合考虑误差的比例、积分和微分因素,计算出调整液压缸所需的控制信号(位移量),并发送给执行机构(活塞),执行机构迅速响应,精确调整活塞位移,实现液压缸间隙的精细调节。结果表明:采用该方法后,液压缸间隙值显著趋近于预设的参考间隙,且两者之间的误差得到了大幅度降低,在调节液压缸间隙方面表现出了良好的效果。

方孔滤网作为燃油系统中的重要组成部分,其强度特性直接关系到航空燃油系统的可靠性。建立方孔滤网元件流-固耦合计算模型,研究材料、层数对方孔滤网元件应力应变的影响规律,揭示方孔滤网强度特性。结果表明:滤网元件在燃油介质压力作用下,总形变呈现从中间区域到边缘位置之间递减;等效弹性应变和等效应力最大处出现在网丝边缘位置,其承受的弯矩最大;黄铜与锡青铜抵抗变形能力弱于奥氏体不锈钢,二者的变形量分别是0Cr18Ni9变形量的1.71倍和1.75倍,易发生滤网网孔畸变,导致粒径超过网孔尺寸的颗粒通过滤网;在相同工况下,组合滤网相比单层滤网,等效应力下降20.86%,有效提高滤网元件结构强度。为航空燃油系统方孔滤网元件的设计和优化提供理论依据。

为采用高效磨削加工技术解决浮动油封球面磨削加工效率低的问题,针对主要影响高效磨削工艺参数选择的磨削温度开展了理论和仿真分析。首先基于球面磨削余量的分布特点,得到磨削接触区材料去除率分布的几何形状;然后在现有矩形接触区三角形热源分布模型的基础上,针对杯型砂轮磨削球面接触区的特点提出了三角形和修正三角形两种热源分布模型;最后采用有限元仿真技术针对不同热源分布模型和不同砂轮直径下的温度场分布进行了对比分析。结果表明,采用杯型砂轮开展仿形磨削生成球面的过程中,存在2个磨削区,采用直径50 mm的砂轮相比采用直径100 mm的砂轮,最大磨削温度由509 ℃升高到559 ℃,这是由于2个磨削区的磨削余量随砂轮直径增大而得到了均化,采用修正后的三角形热源相比三角形热源更能反应磨削区内圈和外圈的材料去除率差异,该差异主要由磨削区宽度所决定,工件转速由100 r/min增大到200 r/min,虽然会导致更高的磨削温度,但是在深度方向的温度变化梯度更大,因而影响层更浅。

阀控对称液压缸位置伺服系统的参数之间存在较为复杂的动态特性,一旦出现内部参数变化和外部干扰,会使系统出现抖振现象,增加液压缸位置控制误差,为此,针对阀控对称液压缸位置伺服系统趋近率滑膜控制展开研究。首先,利用牛顿第二定律、微分方程建立阀控对称液压缸位置伺服系统的数学模型,以确定伺服系统各参数间的动态变化特性;然后,设计扰动观测器,对伺服系统的状态变量进行实时估计,识别系统的内部参数变化和外部干扰;最后,采用幂次趋近率设计滑模控制器,基于扰动观测与趋近率滑膜控制,实现对阀控对称液压缸位置的实时控制。通过实验证明:该方法对阀控对称液压缸位置进行控制后,液压缸位移曲线最接近期望位移曲线,误差未超出0.05 cm,压力波动为10.6~15.5 MPa,在预期压力波动范围内,控制效果较好。

液压静压轴承运行时,会产生不可避免的伺服偏差,准确辨识偏差是该领域的难题。主要是因为主轴的力矩干扰会造成其中静压轴承伺服状态变量发生波动,造成无法准确辨识偏差,只有准确获得偏差值,才能进一步控制轴承,提出一种考虑主轴力矩干扰影响的液压静压轴承伺服偏差卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)辨识方法。结合液压静压轴承结构,计算干扰力矩影响,依据干扰力矩影响分析静压轴承伺服状态变量;将该变量作为样本集,选择交叉熵损失函数依据划分的训练集训练CNN网络,辨识液压静压轴承伺服偏差。测试结果表明:该方法能够精准完成偏差识别,确定力矩影响下液压静压轴承伺服电机偏差发生的空间位置;识别出轴心位置的偏差,最大偏差达到0.32 μm;最大旋转角偏差为0.025°。

液体火箭发动机的复用对涡轮泵机械密封的设计提出了更高的要求,针对涡轮泵螺旋槽机械密封在重复使用后的密封性能展开研究。在分析涡轮泵机械密封结构和使用工况的基础上,提出了考虑动环和静环端面粗糙度的机械密封脱开转速判断方法,建立了润滑性能分析模型,计算分析了机械密封在不同预紧力下的脱开转速;基于摩擦磨损试验数据,构建机械密封重复使用下的磨损模型,根据启停次数与磨损形貌之间的联系,计算了不同启停次数下机械密封的脱开转速。研究结果表明:在相同预紧力下,机械密封的脱开转速随着使用次数的增加而增大,预紧力25 kN、启停5次后的脱开转速为未启停时的2.7倍,随着使用次数的增加,机械密封在启停阶段的磨损期在增加,因此机械密封的寿命随着使用次数的增加逐渐降低,研究结果可为高参数机械密封的相关设计及性能研究提供参考。

洗煤胶带机液压滚动轴承外圈在实际运行中常常因滚动体滑动而损伤,为深入了解该因素对液压滚动轴承的损伤机制,研究滚动体滑动影响下洗煤胶带机液压滚动轴承外圈损伤,以一个洗煤胶带机液压滚动轴承为研究对象,并设置滚动体滑动条件参数,利用传感器采集外圈损伤特征指标,进行滚动体滑动影响下洗煤胶带机液压滚动轴承外圈损伤特征分析。结果表明:不同的滚动体滑动条件会导致轴承内外圈和滚动体之间的摩擦力、接触压力发生对应变化,从而影响轴承的振动、噪声和转速。在严重滑动情况下,轴承的振动和噪声水平显著提高,转速明显下降,增加了轴承的损伤风险,因此得出新结论:应控制液压滚动轴承外圈摩擦系数保持在0.6以下,及时修补凸起和凹陷区域,控制载荷在1000 N以下。

针对压路机振动液压系统发热过大的问题,在压路机上搭建了液压系统的实时参数检测平台,主要对振动阀油口的流量、压力,以及溢流阀的工作状态进行了检测。检测和数据计算分析表明:导致振动液压系统过热的原因是振动阀内液阻较大以及溢流阀的频繁开启,而这将大大增加振动阀和溢流阀的通过功率损失,最终导致了液压系统过热。所开展的参数检测和数据分析结果对下一步进行阀门内部油道结构改进、优化具有参考作用。

针对传统内曲线径向柱塞液压马达在工作时内曲面导轨应力分布不均的问题,提出了一种改进设计方案,旨在优化马达滚子副结构,以降低应力集中现象,提高动态特性和延长使用寿命,从而全面提升马达性能。以不同幅角下滚子所受应力的大小作为评价依据,使用有限元分析法对优化方案进行了应力分析,并通过ADAMS软件对改进后的径向柱塞液压马达进行动力学分析,以进一步评估其是否满足设计要求,研究结果表明,优化方案能够有效减轻滚子副的应力集中现象,将应力平均值降低至49.31 MPa,相较传统结构减少了26.53%,且输出扭矩达到6200 N·m,符合实际工况要求。疲劳测试结果表明,马达扭矩大约为6200 N·m,马达的机械效率约为95%,其机械效率及扭矩基本无衰减。为液压马达内曲线优化设计提供了有力的理论支持,有望在更多实际应用中推广,进一步推动液压马达技术的发展与进步。

液压机械臂在动态运动时,由于液压油的可压缩性导致系统呈现非线性特性,使得关节运动存在迟滞现象,造成角度测量值与真实值之间产生显著偏差且数据不连续。这种测量不连续性会导致无法获取精确的机械臂末端位置测量值,使得液压机械臂关节位置识别结果与真实位置存在较大出入,影响整体控制精度。为此,提出了一种倾角传感器数据处理的液压机械臂关节位置识别方法,将倾角传感器安装在液压机械臂各旋转关节轴上,利用小波阈值法去除噪声数据,引入线性相关系数作为数据近似线性判据改进滑动平均算法,利用改进算法平滑处理传感器数据,消除测量值的不连续性,提高关节角度数据的平滑度。基于D-H法建立各关节坐标系之间的变换矩阵,结合各关节角度数据和变换矩阵精确计算末端位置,并通过末端位置误差分析建立关节角度误差方程,利用最小二乘法和迭代算法修正关节角度误差,最终实现高精度的关节位置识别。实验结果表明,所提方法在液压机械臂关节角度误差补偿上能使测量值与实际值波动曲线完全吻合,大幅提高测量精度,在关节位置识别上能使计算出的末端位置与实际位置的误差均较小,平均误差在0.10°~0.18°之间,识别效果较好。

轮轨接触界面具有强非线性特性,且受轨道湿度、污染物、车速等多种因素影响,导致黏着系数呈现时变特征。固定滑移率阈值策略难以实时感知黏着状态变化,在不同工况下(如干燥、潮湿和油污轨道条件)黏着系数估计不准确,易引发车轮抱死、制动效率下降及安全隐患。为此,提出一种融合自适应补偿机制与滑模变结构控制的防滑控制方法,通过干扰观测器结合参数自适应补偿机制,动态调整观测器极点以适应不同车速工况,实现对干燥、潮湿和油污轨道条件下车轮—轨道间的黏着系数的精准估计。通过融合实时黏着信息,将估计得到的黏着系数引入控制律设计,采用基于滑移率的方法设计滑模控制器,通过动态修正最优滑移率参考值和自适应调节切换增益,形成具有工况自适应的液压制动控制律,实现“感知-控制”闭环优化,确保制动过程的平稳性和复杂环境下的控制可靠性。实验结果表明,在正常制动、低附着突变和紧急制动等典型场景中,该方法均展现出更短的制动距离、更稳定的滑移率控制和更精准的液压压力调节能力,显著提升了轨道交通制动系统的安全性和可靠性。

由于火电厂汽轮机DCS系统的复杂性和运行环境的多变性,单一调速技术无法及时完成高速和低速控制的转换,很难达到精准调速,针对上述问题,研究一种开度控制下的火电厂汽轮机直动式液压调速技术,利用磁电式转速传感器采集火电厂汽轮机直动式液压系统运行速度(汽轮机转速)并进行去噪处理。基于开度控制方式,将去噪后转速数据的控制分为超速控制和低速控制等多方面控制转速,以适应系统自身的复杂性和环境的变化,同时,通过开度控制律计算流量阀的开度,进一步通过开度大小控制液压油的流量,流量越大,火电厂汽轮机直动式液压转速越快,从而实现开度控制下的火电厂汽轮机直动式液压调速。结果表明:所提技术可以更好地适应工况变化,在调节过程中的超调量相对更低,说明该方法能更快地达到稳态转速,并且过程中波动较小,证明了其调速效果较优。

比例电磁铁是重要的电-机械能转换元件,广泛应用于流体比例控制及工业现场。对于比例电磁铁,其结构参数对比例电磁铁的出力特性具有关键性作用,依据初始额定参数,通过公式计算得到初步结构参数,再通过有限元仿真软件Ansys Maxwell建立仿真模型,对其结构进行有限元仿真分析与实验验证,确定了关键结构参数的变化规律,为后续的产品设计研究与规模化生产提供参考。

采用CFD技术对民机自增压液压油箱在低温热平衡状态时的流场进行数值模拟,并通过试验数据修正仿真模型。对比4种不同吸油口和回油口布局方案的油箱,分析其流场低温特性,提出布局设计及试验测试优化方案。结果表明:综合流体域温度场和速度场的分析结果,方案3油液流经的最短路径最长,有更长的热交换时间,且受涡流影响程度最小,温度场均匀度最好,为最优布置方案。不同布局方案下流场各异,可借助CFD技术,针对特定对象策划个性化试验测试方案,为民机液压油箱乃至系统的低温特性分析和试验提供可靠的理论依据。

针对某型特种车油气悬架在使用过程中出现的悬架高度在跑车前后变化明显、停车后不能自动回平的问题,经分析排查定位于调高时悬架摆臂摩擦力影响蓄能器内部压力,跑车时摩擦力释放导致悬架高度变化。对油气悬架工作机理进行分析,提出了降低蓄能器初始充气压力和增加闭锁电磁阀2种措施,通过理论计算和试验验证对2种措施效果进行对比,为同类油气悬架的使用提供借鉴作用。

随着汽车行业的发展,汽车系统的噪声、振动与冲击(Noise, Vibration and Harshness,NVH)问题受到广泛关注。本研究利用AMESim软件进行建模仿真,从液压系统角度入手研究汽车液压变速器出现的NVH问题。建立该变速器的液压系统仿真模型,并与测验结果进行标定,稳态和动态情况与实际基本一致,验证了模型的准确性。通过对压力波动的仿真和频谱分析发现NVH异常主要是由泵的内外齿轮型线啮合问题导致,充油异响问题主要源于管路流噪,并利用AMESim重新设计泵的型线。仿真结果表明,在压力波动角度上,使用新的摆线泵后能够有效改善系统NVH异常,优化泵的型线后系统NVH的16阶倍频降低75%,48阶倍频降低87%。

针对传统的点对点式作动器刚度低、重量大的问题,构建了返力连杆作动器的运动学模型,并对返力连杆式作动器进行了设计与优化研究。为了验证所构建的运动学模型,利用ADAMS进行了运动仿真,仿真结果与运动学模型计算所得的结果一致,从而说明了构建的运动学模型的正确性。在运动学模型的基础上,对比了返力连杆式与点对点式的安装形式,结果表明所构建的返力连杆式作动器相对于传统点对点式作动器在高刚度设计方面的显著优势。为进一步提高作动器的刚度,应用粒子群算法优化配置返力连杆式作动器各个杆的长度,使作动器获得了较大的等效摇臂半径,经试验验证,优化后的参数有效实现了减重、高刚度的设计目标。

针对某工程机械车辆卷扬速度的故障,结合卷扬系统的液压原理,剖析了卷扬系统的故障原因,建立了卷扬系统的故障树。通过分析故障树,求得了故障树的最小割集和基本事件的重要度,相应的制定了基本事件的测试方案,通过测试排查,高效、精准的找到了故障原因,并消除了故障。结合故障原因,优化了后续产品的参数,提高了产品质量,制定了关键零部件的在线状态监控措施,便于产品状态的监控和故障排查,为其他产品故障解决的提供了借鉴方法。